نحوه ارزیابی مقاومت الکتریکی کفپوش آنتی‌الکترو‌استاتیک (ESD)

کفپوش آنتی‌الکترو‌استاتیک (ESD / Conductive / Dissipative Flooring) نوعی سیستم رزینی تخصصی است که برای کنترل و تخلیه‌ی ایمن بارهای الکتریکی ساکن طراحی می‌شود. در محیط‌های صنعتی و فناورانه، الکتریسیته‌ی ساکن می‌تواند منجر به تخریب قطعات الکترونیکی حساس، ایجاد اختلال در سیستم‌های اندازه‌گیری، یا حتی جرقه و انفجار در محیط‌های قابل اشتعال شود. کفپوش ESD با ایجاد مسیر کنترل‌شده برای هدایت الکتریسیته به زمین، از این خطرات جلوگیری می‌کند.

این کفپوش‌ها در دو گروه اصلی طبقه‌بندی می‌شوند:

• کفپوش‌های رسانا (Conductive) با مقاومت پایین‌تر، مناسب برای تخلیه سریع بار؛
• کفپوش‌های نیمه‌رسانا یا دیسیپِیتیو (Dissipative) که بار را با نرخ کنترل‌شده تخلیه می‌کنند.

کاربرد این سیستم‌ها در صنایع الکترونیک، اتاق‌های تمیز، خطوط تولید نیمه‌رسانا، مراکز داده، آزمایشگاه‌های تحقیقاتی، مراکز نظامی و اتاق‌های کنترل بسیار حیاتی است.

ساختار و لایه‌های کفپوش آنتی‌الکترو‌استاتیک

هر سیستم ESD از چندین لایه با عملکرد متفاوت تشکیل شده است. در این بخش، ترتیب لایه‌ها و ویژگی‌های هرکدام مطابق اصول طراحی سیستم‌های رزینی استاندارد تشریح می‌شود:

1. زیرسازی (Substrate Preparation)

زیرسازی معمولاً از بتن یا ملات اپوکسی تشکیل شده و شامل مراحل آماده‌سازی، تمیزکاری و تسطیح است.
این بخش نیازی به رسانایی ویژه ندارد و دقیقاً مانند اجرای زیرسازی برای کفپوش‌های معمولی انجام می‌شود. هدف از این لایه، ایجاد سطحی هموار، خشک و بدون آلودگی برای اجرای سیستم رزینی است. 
لازم به ذکر است که عدم استفاده از ملاتها یا ترمیم کننده های پایه اپوکسی، به دلیل درز سرد ایجاد شده که اقتضای ترمیم های سیمانی می باشد روی دوام کفپوش اپوکسی اثر منفی خواهد داشت.

2. لایه میانی آنتی‌الکترو‌استاتیک (Conductive Base Layer)

این لایه شامل رزین آنتی‌الکترو‌استاتیک  که همراه با نوارهای مسی اجرا می شود که در فواصل مشخص طبق طراحی اجرا می‌شوند. نوارهای مسی وظیفه ایجاد مسیر هدایت پایدار به زمین را دارند.
شبکه‌ی مسی باید طبق نقشه اجرا، به شین زمین ساختمان متصل شود تا مسیر تخلیه‌ی بار کامل باشد. کیفیت نصب و پیوستگی این نوارها مستقیماً بر عملکرد نهایی سیستم مؤثر است.
ترکیب رزین‌های نیمه‌رسانا با افزودنی‌های رسانا (کربن یا نانو‌فلزات) در این لایه موجب کاهش مقاومت الکتریکی سطح و یکنواختی تخلیه‌ی بار می‌شود.
 

3. رویه آنتی‌الکترو‌استاتیک (ESD Topcoat)

آخرین لایه، پوشش نهایی یا تاپ‌کوت آنتی‌الکترو‌استاتیک است که علاوه بر مقاومت سطحی کنترل‌شده، باید در برابر سایش، مواد شیمیایی و آلودگی مقاوم باشد.
این لایه سطح قابل نظافت و بادوامی فراهم می‌کند که همزمان نقش اصلی در کنترل مقاومت سطحی و انتقال بار الکتریکی به زمین را دارد.

استانداردهای مرجع برای ارزیابی مقاومت الکتریکی

تست مقاومت الکتریکی کفپوش‌های آنتی‌الکترو‌استاتیک بر اساس مجموعه‌ای از استانداردهای بین‌المللی انجام می‌شود. مهم‌ترین مراجع عبارت‌اند از:

• ANSI/ESD STM7.1-2020 — روش آزمون مقاومت سطحی و نقطه ای ‌به‌زمین برای مواد کف؛

• IEC 61340-4-1 و IEC 61340-4-5 — دستورالعمل‌های اندازه‌گیری و محدوده‌های مجاز مقاومت برای سیستم‌های ESD؛

• IEC 61340-5-1 — چارچوب کنترل پدیده‌های الکترواستاتیک در محیط‌های صنعتی.

دستگاه‌ها و تجهیزات اندازه‌گیری مقاومت

برای ارزیابی مقاومت سطحی و مقاومت به زمین، از ابزارهای زیر استفاده می‌شود:

• مگا اهم‌ مترها (Megohmmeter / Insulation Tester)

این دستگاه‌ها توانایی اندازه‌گیری مقاومت‌های بالا را دارند و در تست‌های صنعتی کفپوش‌های ESD استفاده می‌شوند. برندهایی مانند Fluke،  Megger و AEMC از رایج‌ترین تولیدکنندگان این تجهیزات هستند.

• پروب‌های استاندارد (ESD Test Probes)

بر اساس استاندارد ANSI/ESD STM7.1، هر پروب باید دارای وزنی معادل 2.27 ± 0.045 کیلوگرم باشد تا فشار یکنواختی روی سطح ایجاد کرده و تماس مناسب با لایه رویه را تضمین کند. وزن پروب نقش مهمی در پایداری اتصال الکتریکی و تکرارپذیری نتایج دارد.

فاصله‌ی استاندارد بین دو پروب در اندازه‌گیری مقاومت نقطه‌به‌نقطه معمولاً 0.9 متر (۳ فوت) است. این فاصله برای شبیه‌سازی توزیع واقعی بار الکتریکی در سطح کف تعیین شده و رعایت آن برای مقایسه‌ی دقیق بین پروژه‌ها الزامی است.

روش تست — گام به گام طبق استاندارد

1. آماده‌سازی سطح
   سطح کفپوش باید تمیز، خشک و بدون چربی باشد. وجود گرد و غبار یا رطوبت باعث انحراف نتایج می‌شود.

2. اتصال زمین
   اطمینان از صحت اتصال شبکه‌ی مسی به سیستن اتصال به ارت، پیش از شروع تست ضروری است. در صورت قطع بودن این مسیر، مقاومت اندازه‌گیری‌شده غیرواقعی خواهد بود.
    
3. جانمایی پروب‌ها
   پروب‌ها در نقاط مشخص‌شده از پلان نصب می‌شوند. در اندازه‌گیری مقاومت نقطه‌به‌زمین (Rg)، یکی از پروب‌ها به ترمینال زمین متصل می‌شود. در مقاومت نقطه‌به‌نقطه (Rtt)، دو پروب روی سطح در فاصله 0.9 متر قرار می‌گیرند.
    
4. استفاده از ژل رسانا
   برای بهبود تماس الکتریکی بین پروب و سطح، از ژل رسانا یا محلول الکترولیتی مخصوص استفاده می‌شود. این ژل با پر کردن منافذ سطح و افزایش سطح تماس، مقاومت تماس را کاهش داده و دقت قرائت را افزایش می‌دهد.
   استفاده از ژل به‌ویژه در سطوح نیمه‌زبر یا کفپوش‌های با بافت مات توصیه می‌شود تا نویز ناشی از تماس غیر یکنواخت حذف شود. در برخی پروژه‌های حساس، نوع ژل نیز در گزارش آزمون قید می‌گردد تا در آزمون‌های بعدی قابل تکرار باشد.
    
5. اندازه‌گیری و ثبت داده‌ها
   ولتاژ آزمون طبق استاندارد معمولاً 100 ولت یا 10 ولت (بسته به محدوده مقاومت) تنظیم می‌شود. مقدار مقاومت سطحی، نقطه‌به‌نقطه و نقطه‌به‌زمین قرائت و در فرم مخصوص ثبت می‌شود.
   مقادیر به‌دست‌آمده با حدود مجاز استاندارد مقایسه و در صورت نیاز نقشه نقاط اندازه‌گیری ترسیم می‌شود.
    
6. تحلیل نتایج و کنترل کیفیت
   نتایج باید یکنواختی مقاومت سطح را تأیید کنند. در صورتی که اختلاف بین نقاط زیاد باشد، ممکن است اتصال شبکه مسی یا ضخامت لایه‌ها نیاز به اصلاح داشته باشد.

نکات فنی و اجرایی مهم

• رطوبت زیرکار، نوع پرایمر و ضخامت لایه‌ها می‌تواند بر مقدار مقاومت مؤثر باشد.
• همواره تست باید در شرایط دمایی و رطوبتی پایدار انجام شود (معمولاً 23±2°C و RH حدود 50±5%).
• در آزمون‌های دوره‌ای (Post-installation) توصیه می‌شود حداقل 5 نقطه در هر 100 مترمربع تست گردد.

جمع‌بندی

کفپوش آنتی‌الکترو‌استاتیک بخشی کلیدی از سامانه‌های کنترل ESD در صنایع حساس است. اجرای صحیح لایه‌های رسانا، اتصال مطمئن به زمین، و انجام تست‌های دقیق طبق استانداردهایی مانند ANSI/ESD STM7.1 و IEC 61340-4-1 تضمین می‌کند که کفپوش عملکرد ایمن و قابل اعتماد داشته باشد.

آبادگران با ارائه‌ی سیستم‌های رزینی آنتی‌الکترو‌استاتیک مانند (ABAFLOOR ESD-21) و (ABAFLOOR ESD-31  ) امکان انجام تست‌های میدانی طبق استاندارد، راهکار کامل و قابل اطمینانی برای پروژه‌های صنعتی و تخصصی فراهم کرده است.

مطالعه‌ی مرتبط

برای آشنایی با مراحل اجرای کفپوش اپوکسی از آماده‌سازی تا لایه نهایی، پیشنهاد می‌شود مقاله‌ های زیر را مطالعه فرمایید:

الزامات مورد نیاز جهت اجرا و آماده سازی مواد اپوکسی پیش از شروع فرایند کفسازی

منابع

1. ANSI/ESD STM7.1 – Floor Materials – Characterization of Electrostatic Discharge Protective Floor Materials and Flooring Systems, ESD Association, 2013 (or latest revision).
2. IEC 61340-4-1 – Electrostatics – Part 4-1: Standard Test Methods for Floor Materials.
3. ASTM F150 – Standard Test Method for Electrical Resistance of Conductive and Static Dissipative Resilient Flooring.
4. Technical Datasheets – Abadgaran Co., 2024.

سوالات متداول

1. تفاوت اصلی کفپوش "رسانا" (Conductive) و "تخلیه کننده" (Dissipative) در چیست و کدام یک برای محیط کار من مناسب تر است؟
   تفاوت اصلی در مقدار مقاومت الکتریکی آن ها نهفته است مه سرعت تخلیه بار الکتریکی را کنترل می کند.
   کفپوش رسانا (Conductive): مقاومت بسیار پایینی دارد (معمولاً زیر ۱۰^۵ اهم یا ۱۰۰ کیلواهم). بارهای الکتریکی را به سرعت و با شدت بیشتری به زمین منتقل می‌کند. این نوع کفپوش برای محیط‌های با خطر انفجار و آتش‌سوزی بالا (مانند صنایع شیمیایی، پتروشیمی و سایت‌های دارای گازهای قابل اشتعال) ایده‌آل است، چرا که نیاز به تخلیه فوری بار قبل از ایجاد جرقه خطرناک دارند.
   کفپوش تخلیه‌کننده (Dissipative): مقاومت بالاتری دارد (معمولاً بین ۱۰^۵ تا ۱۰^۹ اهم). بارهای الکتریکی را به صورت کنترل‌شده و آرام‌تر تخلیه می‌کند. این نوع برای محافظت از قطعات الکترونیکی حساس (مانند اتاق‌های تولید نیمه‌هادی، مونتاژ بردهای الکترونیکی و مراکز داده) مناسب‌تر است، زیرا از تخلیه ناگهانی و بالقوه مخرب (ESD) روی قطعات جلوگیری می‌کند.
   انتخاب نهایی به آنالیز ریسک محیط و استانداردهای خاص صنعت شما بستگی دارد.

   ---

2. آیا پس از نصب کفپوش ESD، نیاز به تست و نگهداری دوره ای داریم؟
   بله، قطعاً. عملکرد کفپوش ESD با گذشت زمان ممکن است به دلیل سایش، ایجاد خراش، تجمع آلودگی یا تغییرات محیطی (مانند رطوبت) کاهش یابد. تست‌های دوره‌ای برای اطمینان از حفظ یکنواختی مقاومت سطح و صحت اتصال به زمین ضروری است.
   تست بلافاصله پس از نصب: برای بررسی صحت اجرا و پذیرش نهایی پروژه انجام می‌شود.
   تست‌های دوره‌ای (مانند سالیانه): برای پایش مستمر عملکرد و شناسایی به موقع نقاط ضعف.
   تست پس از تعمیرات یا تغییرات: پس از هرگونه فعالیت تعمیراتی روی کف یا تجهیزات متحرک، باید تست مجدد انجام شود.
   این تست‌ها معمولاً طبق استانداردهایی مانند ANSI/ESD STM7.1 انجام می‌شوند و تضمین می‌کنند که سرمایه‌گذاری شما در بلندمدت نیز ایمنی و کارایی خود را حفظ می‌کند.

   ---

3. چرا در حین تست مقاومت از "ژل رسنا" استفاده می کنند؟ آیا نمی توان فقط برپ را روی سطح قرار داد؟
   استفاده از ژل رسانا یک اقدام حیاتی برای افزایش دقت و تکرارپذیری نتایج آزمون است. دلایل اصلی آن عبارت‌اند از:
   حذف مقاومت تماس (Contact Resistance): سطح کفپوش، حتی اگر صاف به نظر برسد، دارای میکروتراشه‌ها و منافذی است که تماس ناقص بین پروب فلزی و سطح ایجاد می‌کند. ژل رسانا این فضاهای خالی را پر کرده و یک اتصال الکتریکی یکنواخت و مطمئن برقرار می‌کند.
   کاهش نویز و خطا: بدون ژل، قرائت‌ها می‌توانند ناپایدار و با خطای بالا همراه باشند، زیرا مقاومت تماس به فشار دقیق پروب و زبری موضعی سطح بستگی دارد.
   الزام استاندارد: بسیاری از دستورالعمل‌های استاندارد (مانند ANSI/ESD STM7.1) به صراحت استفاده از یک واسطه رسانا برای اطمینان از تماس مناسب را توصیه می‌کنند. این کار تضمین می‌کند که عدد به‌دست‌آمده، مقاومت واقعی کفپوش است و نه مقاومت ناشی از تماس ضعیف.